DE10126469A1

DE10126469A1 - Schlitzstrahlerelement

Info

Publication number: DE10126469A1
Application number: DE10126469A
Authority: DE
Inventors: Klaus Solbach
Original assignee: EADS Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2002-12-12
Also published as: EP1263086A2; US20030001789A1; JP3995980B2; EP1263086B1; US6954183B2; EP1263086A3; JP2003032027A; DE50205399D1

Abstract

Es wird ein Schlitzstrahlerelement beschrieben, mit einem sich in einer Längsrichtung erstreckenden Hohlleiter (1), der mindestens einen Schlitz (2) zur Abstrahlung eines Teils einer in dem Hohlleiter geführten elektromagnetischen Welle und einen sich innen an der den Schlitz (2) gegenüberliegenden Wand (4) in Längsrichtung des Hohlleiters (1) erstreckenden Steg (3), sowie im Bereich des Schlitzes (2) angeordnete Mittel (5) zur Anregung der Abstrahlung der Hohlleiterwelle aus dem Schlitz (2) aufweist, wobei die Mittel (5) zur Anregung der Abstrahlung der Hohlleiterwelle aus dem Schlitz (2) eine erste quergeschaltete Kapazität C¶1¶ am Hohlleiter (1) repräsentieren. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß an dem Steg (3) im Bereich des Schlitzes (2) eine Stufenform (6) ausgebildet ist, welche eine die erste quergeschaltete Kapazität C¶1¶ der Mittel (5) zur Anregung der Abstrahlung zumindest teilweise kompensierende zweite quergeschaltete Kapazität C¶2¶ repräsentiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schlitzstrahlerelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Schlitzstrahlerelemente, wie sie in der Hochfrequenztechnik als Antenne häufig verwendet werden, umfassen einen sich in einer Längsrichtung erstreckenden Hohlleiter mit mindestens einem Schlitz zur Abstrahlung eines Teils einer in dem Hohlleiter geführten elektromagnetischen Welle. Der Hohlleiter ist häufig mit einem sich innen an der dem Schlitz gegenüberliegenden Wand in Längsrichtung des Hohlleiters erstreckenden Steg versehen. Im Bereich des Schlitzes ist oft ein aus einem leitfähigen Material bestehender Stift als Mittel zur Anregung der Abstrahlung der Hohlleiterwelle aus dem Schlitz vorgesehen. Im Ersatzschaltbild repräsentiert dieser eine erste quergeschaltete Kapazität C₁ am Hohlleiter.

Im besonderen Fall eines symmetrisch aufgebauten Rechteck-Steghohlleiters, bei dem sowohl ein sich in Längsrichtung des Hohlleiters erstreckender Schlitz als auch der Steg bezüglich der Querausdehnung des Hohlleiters mittig angeordnet sind, ist der besagte aus einem leitfähigen Material bestehende Stift ein notwendiges Mittel zur Anregung der Abstrahlung der Hohlleiterwelle aus dem Schlitz. Das Wirkungsprinzip besteht in einer unsymmetrischen Verzerrung der Feldverteilung in dem Hohlleiter unter dem Schlitz. Die Schlitz-Stift-Kombination wirkt im Ersatzschaltbild wie ein quergeschalteter Kondensator parallel zu einem Serienresonanzkreis. Zur Kompensation kann in der Hohlleitertechnik eine induktive Blende eingesetzt werden. Deren Realisierung ist jedoch in der Praxis schwierig und sie bewirkt darüberhinaus selbst eine auf die Anregung der Abstrahlung rückwirkende Feldverzerrung.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Schlitzstrahlerelement der vorausgesetzten Art zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schlitzstrahlerelement gemäß dem Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Schlitzstrahlerelements sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die Erfindung wird ein Schlitzstrahlerelement mit einem sich in einer Längsrichtung erstreckenden Hohlleiter, der mindestens einen Schlitz zur Abstrahlung eines Teils einer in dem Hohlleiter geführten elektromagnetischen Welle und einen sich innen an der dem Schlitz gegenüberliegenden Wand in Längsrichtung des Hohlleiters erstreckenden Steg aufweist. Im Bereich des Schlitzes sind Mittel zur Anregung der Abstrahlung der Hohlleiterwelle aus dem Schlitz vorgesehen, welche eine erste quergeschaltete Kapazität am Hohlleiter repräsentieren. Erfindungsgemäß ist an dem Steg im Bereich des Schlitzes eine Stufenform ausgebildet, welche einen die erste quergeschaltete Kapazität der Mittel zur Anregung der Abstrahlung zumindest teilweise kompensierende zweite quergeschaltete Kapazität repräsentiert.

Vorzugsweise hat die Stufenform für die in dem Hohlleiter geführte Hohlleiterwelle eine negative resultierende Kapazität.

Vorteilhafterweise hat der Hohlleiter einen rechteckigen Querschnitt, wobei der Schlitz bezüglich der Querausdehnung des Hohlleiters sich in Längsrichtung des Hohlleiters erstreckend mittig in einer ersten Wand des Hohlleiters ausgebildet ist.

Vorzugsweise ist auch der Steg bezüglich der Querausdehnung des Hohlleiters mittig an der dem Schlitz gegenüberliegenden zweiten Wand des Hohlleiters ausgebildet.

Der Steg hat vorzugsweise quer zur Längsrichtung des Hohlleiters gesehen einen rechteckigen Querschnitt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Mittel zur Anregung der Abstrahlung der Hohlleiterwelle durch einen seitlich neben dem Schlitz angeordneten Stift aus einem leitfähigen Material gebildet.

Vorzugsweise ist der Stift bezüglich der Längsrichtung des Hohlleiters mittig an dem Schlitz angeordnet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die an dem Steg im Bereich des Schlitzes ausgebildete Stufenform durch einen sich gegenüber dem Steg abgesenkten Sattel gebildet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sattel von der Seite gesehen rechteckig mit einer Länge D und einer Tiefe H.

Vorzugsweise hat der Sattel quer zur Längsrichtung des Hohlleiters gesehen einen rechteckigen Querschnitt.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Länge D und die Höhe H des Sattels so gewählt, daß gilt C₁ + C₂ = 0, wobei C₁ die Kapazität der Mittel zur Anregung der Abstrahlung aus dem Schlitz und C₂ die resultierende negative Kapazität der Stufenform ist.

Vorzugsweise hat der Steg quer zur Längsrichtung des Hohlleiters gesehen einen rechteckigen Querschnitt, wobei die Breite B des Steges größer als die Breite b des Schlitzes ist.

Vorzugsweise befindet sich der seitlich neben dem Schlitz angeordnete Stift mit seiner Mitte ungefähr über der seitlichen Begrenzung des Steges.

Schließlich ist es vorteilhafterweise vorgesehen, daß der Sattel bezüglich der Längsrichtung des Hohlleiters mittig an dem Schlitz angeordnet ist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1a) in der Draufsicht einen Ausschnitt eines Schlitzstrahlerelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 1b) eine Querschnittsdarstellung des in Fig. 1a) gezeigten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schlitzstrahler elements; und

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild des erfindungsgemäßen Schlitzstrahlerelements nach den Fig. 1a) und 1b).

Bei dem in Fig. 1a) und b) ausschnittsweise dargestellten Schlitzstrahlerelement ist ein in Form eines Rechteck-Steghohlleiters vorliegender Hohlleiter 1 an einer ersten Wand 4 mit einem Schlitz 2 versehen, der sich in Längsrichtung des Hohlleiters 1 erstreckt. Der Schlitz 2 dient zur Abstrahlung eines Teils einer in dem Hohlleiter geführten elektromagnetischen Welle. Die Länge des Schlitzes 2 beträgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die halbe Wellenlänge λ/2 der Arbeitsfrequenz, d. h. Resonanzfrequenz des Schlitzstrahlerelements. Der ersten Wand 4 des Rechteckhohlleiters gegenüberliegend befindet sich eine zweite Wand 9, an deren Innenseite dem Schlitz 2 gegenüberliegend ein sich ebenfalls in Längsrichtung des Hohlleiters 1 erstreckender Steg 3 vorgesehen ist. Im Bereich des Schlitzes 2, nämlich in Längsrichtung des Hohlleiters 1 betrachtet in dessen Mitte, ist ein Stift 5 aus einem elektrisch leitfähigen Material angeordnet, durch welchen Mittel zur Anregung der Abstrahlung der Hohlleiterwelle aus dem Schlitz 2 gebildet sind. Der Stift 5 bewirkt eine unsymmetrische Verzerrung der Feldverteilung in dem Hohlleiter im Bereich des Schlitzes, wodurch es der Hohlleiterwelle gestattet wird, aus dem Schlitz 2 zur Abstrahlung auszutreten. Ohne solche Mittel zur Anregung der Abstrahlung würde ein Rechteck-Steghohlleiter der dargestellten Art, bei dem sowohl der Schlitz 2 als auch der Steg 3 in der Hohlleiter-Mitte verlaufen, nicht abstrahlen.

Bezugnehmend auf Fig. 2, bildet der Stift 5, bzw. allgemein gesprochen, die Mittel zur Anregung der Abstrahlung der Hohlleiterwelle aus dem Schlitz 2, eine Kapazität C₁, welche einem den Schlitz 2 repräsentierenden Serienresonanzkreis LCR parallel geschaltet ist. Die Kapazität C₁ bedeutet eine Belastung dieses Serienresonanzkreises mit einem kapazitiven Blindwiderstand.

Wiederum zurückkehrend zu Fig. 1a) und b) ist an dem Steg 3 im Bereich des Schlitzes 2 eine Stufenform in Form eines Sattels 6 ausgebildet, der sich von dem Steg 3 absenkt. Der Sattel 6 repräsentiert für die sich in dem Hohlleiter 1 ausbreitende Welle eine zweite quergeschaltete Kapazität C₂, welche die durch den Stift 5 repräsentierte erste quergeschaltete Kapazität C₁ zumindest teilweise kompensiert. Der Sattel 6 hat von der Seite gesehen eine rechteckige Form mit einer Länge D und einer Tiefe H. Quer zur Längsrichtung des Hohlleiters 1 gesehen hat der Sattel 6, dessen Breite der des Steges 3 entspricht, einen ebenfalls rechteckigen Querschnitt. Die Länge D und die Höhe H des Sattels 6 sind so gewählt, daß sich die Kapazität C₁ der Mittel zur Anregung zur Abstrahlung aus dem Schlitz 2, also des leitenden Stiftes 5, und die Kapazität C₂ der Stufenform in Form des Sattels 6 gerade aufheben, also gilt C₁ + C₂ = 0. Die durch den Sattel 6 gebildete Stufenform hat somit eine resultierende negative Kapazität, welche der (positiven) Kapazität der Mittel, d. h. des Stiftes S. zur Anregung der Abstrahlung aus dem Schlitz 2 gerade entgegengerichtet ist.

Der die Mittel zur Abstrahlung aus dem Schlitz 2 bildende Stift 5 ist bezüglich der Längsrichtung des Hohlleiters 1 mittig an dem Schlitz 2 angeordnet. Der Steg 3 hat quer zur Längsrichtung des Hohlleiters 1 gesehen einen rechteckigen Querschnitt, wobei die Breite B des Steges 3, und damit auch die des Sattels 6, größer als die Breite b des Schlitzes 2 ist. Der seitlich neben dem Schlitz 2 angeordnete Stift 5 befindet sich mit seiner Mitte ungefähr über der seitlichen Begrenzung des Steges 3. Der Sattel 6 ist bezüglich der Längsrichtung des Hohlleiters 1 mittig an dem Schlitz 2 angeordnet.

Die resultierende Wirkung der kombinierten Anordnung des die Mittel zur Abstrahlung der Hohlleiterwelle bildenden Stiftes 5 und der durch den Sattel 6 gebildeten Stufenform besteht in einer Anregung der Abstrahlung der Hohlleiterwelle aus dem Schlitz 2 ohne eine Belastung der Schaltung mit einem kapazitiven Blindwiderstand.

Bezugszeichenliste

1

Hohlleiter

2

Schlitz

3

Steg

4

erste Wand

5

Stift

6

Stufenform

7

Seitenwand

8

Seitenwand

9

zweite Wand

Claims

1. Schlitzstrahlerelement mit einem sich in einer Längsrichtung erstreckenden Hohlleiter (1), der mindestens einen Schlitz (2) zur Abstrahlung eines Teils einer in dem Hohlleiter geführten elektromagnetischen Welle und einen sich innen an der dem Schlitz (2) gegenüberliegenden Wand (4) in Längsrichtung des Hohlleiters (1) erstreckenden Steg (3), sowie im Bereich des Schlitzes (2) angeordnete Mittel (5) zur Anregung der Abstrahlung der Hohlleiterwelle aus dem Schlitz (2) aufweist, wobei die Mittel (5) zur Anregung der Abstrahlung der Hohlleiterwelle eine erste quergeschaltete Kapazität C₁ am Hohlleiter (1) repräsentieren, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Steg (3) im Bereich des Schlitzes (2) eine Stufenform (6) ausgebildet ist, welche eine die erste quergeschaltete Kapazität C₁ der Mittel (5) zur Anregung der Abstrahlung zumindest teilweise kompensierende zweite quergeschaltete Kapazität C₂ repräsentiert.

2. Schlitzstrahlerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenform (6) für die in dem Hohlleiter (1) geführte Hohlleiterwelle eine negative resultierende Kapazität aufweist.

3. Schlitzstrahlerelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiter (1) einen rechteckigen Querschnitt hat, wobei der Schlitz (2) bezüglich der Querausdehnung des Hohlleiters (1) sich in Längsrichtung des Hohlleiters (1) erstreckend mittig in einer ersten Wand (4) des Hohlleiters (1) ausgebildet ist.

4. Schlitzstrahlerelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (3) bezüglich der Querausdehnung des Hohlleiters (1) mittig an der dem Schlitz (2) gegenüberliegenden zweiten Wand (9) des Hohlleiters (1) ausgebildet ist.

5. Schlitzstrahlerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (3) quer zur Längsrichtung des Hohlleiters (1) gesehen einen rechteckigen Querschnitt hat.

6. Schlitzstrahlerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Anregung der Abstrahlung der Hohlleiterwelle durch einen seitlich neben dem Schlitz (2) angeordneten Stift (5) aus einem leitfähigen Material gebildet sind.

7. Schlitzstrahlerelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (5) bezüglich der Längsrichtung des Hohlleiters (1) mittig an dem Schlitz (2) angeordnet ist.

8. Schlitzstrahlerelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Steg (3) im Bereich des Schlitzes (2) ausgebildete Stufenform durch einen sich gegenüber dem Steg (3) absenkenden Sattel (6) gebildet ist.

9. Schlitzstrahlerelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sattel (6) von der Seite gesehen rechteckig ist und eine Länge D und eine Höhe H hat.

10. Schlitzstrahlerelement nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sattel (6) quer zur Längsrichtung des Hohlleiters (1) einen rechteckigen Querschnitt hat.

11. Schlitzstrahlerelement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge D und die Tiefe H des Sattels (6) so gewählt sind, daß gilt C₁ + C₂ = 0, wobei C₁ die Kapazität der Mittel (5) zur Anregung der Abstrahlung aus dem Schlitz (2) und C₂ die resultierende negative Kapazität der durch den Sattel (6) gebildeten Stufenform ist.

12. Schlitzstrahlerelement nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (3) quer zur Längsrichtung des Hohlleiters (1) gesehen einen rechteckigen Querschnitt hat, wobei die Breite B des Steges (3) größer als die Breite b des Schlitzes (2) ist.

13. Schlitzstrahlerelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der seitlich neben dem Schlitz (2) angeordnete Stift (5) sich mit seiner Mitte im wesentlichen über der seitlichen Begrenzung des Steges (3) befindet.

14. Schlitzstrahlerelement nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Sattel (6) bezüglich der Längsrichtung des Hohlleiters (1) mittig an dem Schlitz (2) angeordnet ist.